Кціонние і дисперсійні спектри, їх відмінності

-Утворюється внаслідок проходження світла через невеликі отвори (області між близько розташованими об'єктами) або при дифракції на решітці

-Самі відхиляються промені в дифракційному спектрі - довгохвильові червоні -характеризує нерівномірним розтягуванням

-Розтягнутий в сторону довгохвильових променів

-Утворюється внаслідок заломлення світлового потоку (наприклад, при його проходженні через призму)

-Самі відхиляються промені в дисперсионном спектрі - короткохвильові фіолетові -характеризує більш рівномірним розтягуванням

-Розтягнутий в сторону короткохвильових променів

Відрізняються порядком кольорів. У дисперсионном вони йдуть (вважаючи, від початкового променя) - червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий; в дифракційному (рахуючи від головного максимуму) - фіолетовий, синій, блакитний, зелений, жовтий, помаранчевий, червоний.

45. Зовнішній фотоефект. Закони Столєтова.

Зовнішній фотоефект - це явище виривання електронів з твердих і рідких тіл під дією світла.

Потім в 1888-1890-х роках фотоефект ісследовалАлександр Григорович Столєтов (1839 - 1896).

Він встановив, що:

найбільший вплив надають ультрафіолетові промені;

з ростом світлового потоку зростає фототок;

заряд частинок, що вилітають з твердих і рідких тіл під дією світла негативний.

Перш ніж сформулювати ці закони, розглянемо сучасну схему для спостереження і дослідження фотоефекту. Вона проста. У скляних балон впаяні два електроди (катод і анод), на які подається напряженіеU. У відсутності світла амперметр показує, що струму в ланцюзі немає.

Коли катод освітлюється світлом навіть при відсутності напруги між катодом і анодом амперметр показує наявність невеликого струму в ланцюзі - фотоструму. Тобто електрони, що вилетіли з катода, мають деякою кінетичної енергією

і досягають анода «самостійно».

При збільшенні напруги фотострум зростає.

Залежність величини фотоструму від величини напруги між катодом і анодом називається вольтамперной характеристикою.

Вона має такий вигляд. При одній і тій же інтенсивності монохроматичного світла з ростом напруги струм спочатку зростає, але потім його ріст припиняється. Починаючи з деякого значення прискорюючої напруги, фототок перестає змінюватися, досягаючи свого максимального (при даній інтенсивності світла) значення. Цей фототок називається струмом насичення.

Щоб «замкнути» фотоелемент, тобто фотострум зменшити до нуля, необхідно подати «замикає напруга»

. В цьому випадку електростатичне поле здійснює роботу і гальмує вилетіли фотоелектрони

Це означає, що жоден з вилітають з металу електронів не досягає анода, якщо потенціал анода нижче потенціалу катода на величину.

Експеримент показав, що при зміні частоти падаючого світла початкова точка графіка зсувається по осі напруг. З цього випливає, що величина замикаючої напруги, а, отже, кінетична енергія і максимальна швидкість електронів, що вилітають, залежать від частоти падаючого світла.

Перший закон фотоефекту. Величина максимальної швидкості вилітають залежить від частоти падаючого випромінювання (зростає з ростом частоти) і не залежить від його інтенсивності.

Якщо порівняти вольтамперні характеристики, отримані при різних значеннях інтенсивності (на малюнку I1 і I2) падаючого монохроматичного (одночастотне) світла, то можна помітити наступне.

По-перше, все вольтамперні характеристики беруть початок в одній і тій же точці, тобто, за будь-якої інтенсивності світла фотострум звертається в нуль при конкретному (для кожного значення частоти) затримує напрузі. Це є ще одним підтвердженням вірності першого закону фотоефекту.

По-друге. При збільшенні інтенсивності падаючого світла характер залежності струму від напруги не змінюється, лише збільшується величина струму насичення.

Другий закон фотоефекту. Величина струму насичення пропорційна величині світлового потоку.

При вивченні фотоефекту було встановлено, що не всяке випромінювання викликає фотоефект.

Третій закон фотоефекту. Для кожної речовини існує мінімальна частота (максимальна довжина хвилі) при якій ще можливий фотоефект.

Цю довжину хвилі називають «червоним кордоном фотоефекту» (а частоту - відповідної червоною кордоні фотоефекту).

Через 5 років після появи роботи Макса Планка Альберт Ейнштейн використовував ідею дискретності випромінювання світла для пояснення закономірностей фотоефекту. Ейнштейн припустив, що світло не тільки випромінюється порціями, але і поширюється і поглинається порціями. Це означає, що дискретність електромагнітних хвиль - це властивість самого випромінювання, а не результат взаємодії випромінювання з речовиною. За Ейнштейну, квант випромінювання багато в чому нагадує частку. Квант або поглинається цілком, або не поглинається зовсім. Ейнштейн представив виліт фотоелектронів як результат зіткнення фотона з електроном металу, при якому вся енергія фотона передається електрону. Так Ейнштейн створив квантову теорію світла і, виходячи з неї, написав рівняння для фотоефекту:

.

Тут - постійна Планка,

- частота,- робота виходу електрона з металу,- маса спокою електрона, v- швидкість електрона.

Це рівняння пояснювало все експериментально встановлені закони фотоефекту.

Так як робота виходу електрона з речовини постійна, то, зі зростанням частоти, зростає і швидкість електронів.

Кожен фотон вибиває один електрон. Отже, кількість вибитих електронів не може бути більшою за кількість фотонів. Коли все вибиті електрони досягнуть анода, фототок рости припиняє. З ростом інтенсивності світла зростає і число фотонів, що падають на поверхню речовини. Отже, збільшується число електронів, які ці фотони вибивають. При цьому зростає фототок насичення.

Якщо енергії фотони вистачає лише на вчинення роботи виходу, то швидкість вилітає електронів буде дорівнює нулю. Це і є «червона межа» фотоефекту.

Внутрішній фотоефект спостерігається в кристалічних напівпровідниках і діелектриках. Він полягає в тому, що під дією опромінення збільшується електропровідність цих речовин за рахунок зростання в них числа вільних носіїв струму (електронів і дірок).